第2章：单片机系统结构

2.2 8051单片机引脚说明
主电源引脚： 主电源引脚：Vss; Vcc 外接晶振或外部振荡器引 XTAL1; XTAL2 脚: 控制，选通或电源复用引 控制， 脚: RST/VPD; ALE/PROG; PSEN; EA/VPD 多功能I/O口引脚 多功能I/O口引脚: P0; P1; 口引脚: P2; P3口 P3口
ALE/PROG －（30脚） －（30脚 地址锁存允许信号，输出脚，高有效，还可在对片内程序存 地址锁存允许信号，输出脚，高有效， 储器编程时充当编程时钟信号输入脚。 储器编程时充当编程时钟信号输入脚。 PSEN －（29脚） －（29脚 访问外部程序存储器选通信号，低电平有效。 外部程序存储器选通信号 访问外部程序存储器选通信号，低电平有效。在扩展外部程 序存储器时，提供读有效信号。 序存储器时，提供读有效信号。 EA/VPP －（31脚） －（31脚 EA接低电平时 单片机CPU只访问外部程序存储器， 接低电平时， 只访问外部程序存储器 当EA接低电平时，单片机CPU只访问外部程序存储器，内 部程序存储器失效； 部程序存储器失效； EA接高电平时 单片机CPU使用内部程序存储器， 接高电平时， 使用内部程序存储器 当EA接高电平时，单片机CPU使用内部程序存储器，但当 外部程序存储器。 访问地址大于内部程序存储器时自动转向访问外部程序存储器 访问地址大于内部程序存储器时自动转向访问外部程序存储器。 当对单片机内部程序存储器进行编程时， 当对单片机内部程序存储器进行编程时，该引脚提供编程电压
脚；当采用外部振荡 晶体振荡器的振荡频率决定单 器时，此引脚应接地； 器时，此引脚应接地；
片机的时钟频率。
片外石英晶体或陶瓷谐振器构成了 接外部晶振的一个引 一个自激振荡器。 一个自激振荡器。
XTAL2－（第18脚 XTAL2－（第18脚）： －（ 接外部晶振的一个引 脚；当采用外部振荡 器时， 器时，此引脚接外部 振荡信号的输入。 振荡信号的输入。 使用单片机内部振荡电路 使用外部产生的时钟信号 外接晶振提供工作时钟 提供工作时钟
8051
8051单片机与2716存储器连接图
P0,P1,P2,P3是单片机与外设进行数据交换的唯一接口，且都为多功能口， P0,P1,P2,P3是单片机与外设进行数据交换的唯一接口，且都为多功能口， 是单片机与外设进行数据交换的唯一接口 可自动切换用作数据总线、地址总线、控制总线或I/O 接口引脚。 可自动切换用作数据总线、地址总线、控制总线或I/O 接口引脚。 P0口－（32－39脚）：作I/O口时为8位漏极开路的I/O端口，当单片机 P0口－（32－39脚）：作I/O口时为8 漏极开路的I/O端口 端口， 访问外部存储器时为低 位地址总线和数据总线的复用总线 的复用总线。 访问外部存储器时为低8位地址总线和数据总线的复用总线。 P1口－（1－8脚）：8位准双向并行I/O端口。 P1口－（1 ）：8 准双向并行I/O端口 端口。 P2口－（21－28脚）：作I/O口时为8位准双向I/O端口，当单片机访问 P2口－（21－28脚）：作I/O口时为8 准双向I/O端口 端口， 外部存储器时， 位地址总线。 外部存储器时，作高8位地址总线。 P3口－（10－17脚）：做I/O口时，为8位准双向I/O端口；每一位还有 P3口－（10－17脚）：做I/O口 准双向I/O端口 端口； 特殊串行数据接收端。 P3.0－（10脚）RXD：串行数据接收端。 －（10 P3.1－（ 脚 TXD：串行数据发送端。 P3.1－（11脚）TXD：串行数据发送端。 －（11 P3.2－（ 脚 INT0：外部中断0请求端，低电平有效。 P3.2－（12脚）INT0：外部中断0请求端，低电平有效。 －（12 P3.3－（ 脚 INT1：外部中断1请求端，低电平有效。 P3.3－（13脚）INT1：外部中断1请求端，低电平有效。 －（13 P3.4－（ 脚 T0：定时计数器0外部时钟输入端。 P3.4－（14脚）T0：定时计数器0外部时钟输入端。 －（14 P3.5－（ 脚 T1：定时计数器1外部时钟输入端。 P3.5－（15脚）T1：定时计数器1外部时钟输入端。 －（15 P3.6－（ 脚 WR：外部数据存储器写选通信号，低电平有效。 P3.6－（16脚）WR：外部数据存储器写选通信号，低电平有效。 －（16 数据存储器写选通信号 P3.7－（ 脚 RD：外部数据存储器读选通信号，低电平有效。 P3.7－（17脚）RD：外部数据存储器读选通信号，低电平有效。 －（17 数据存储器读选通信号
2.1.3 MCS-51单片机内部结构 VCC VSS
INT1 INT0 INTERRUPT CONTROL
4K ROM
128 BYTES RAM
TIMER1 TIMER0
T1 T0
EA RST
CPU
OSC
BUS CONTROL
4 I/O PORTS
SERIAL PORT
XTAL1 XTAL2
ALE WR RD PSEN
8051
30pF CAP 12MHz 30pF CRYSTAL 外部振荡信号 发生电路 CAP
15 14 31 19 18 9 17 16
8051
XTAL2 RXD XTAL1
TXD ALE/P PSEN
10 11 30 29
+5V
RST/VPD－（9脚） －（9 复位信号输入端和后 备电源输入端。 备电源输入端。 单片机工作时输入脉 宽2个机器周期（24个晶振 个机器周期（24个晶振 周期） 周期）以上的高电平时单 片机复位。 片机复位。 当单片机掉电后， 当单片机掉电后，向 该引脚供电可使内部数据 存储器RAM的值保持 的值保持。 存储器RAM的值保持。
VCC－（第40脚）： －（第40脚 单片机电源正极，正 单片机电源正极， 常运行和编程状态时 均为+5V。 均为+5V。 +5V直流电源给单 片机供电
+5V
BATTERY
8051
15 14 31 19 18 9 17 16
20
* * * * * * *
内部一个高增益反相放大器与 XTAL1 －（第19脚）： －（第19脚
2µF
单片机
K
200 2K
RST
一般复位电路： 一般复位电路： 1）上电复位 2）手动复位
复位的作用
①得到一个可知的上电状态; 得到一个可知的上电状态; 工作时可随时重新初始化硬件，重新开始; ②工作时可随时重新初始化硬件，重新开始; 协调多个器件同步工作; ③协调多个器件同步工作; 电源稳定后再工作，靠复位来确定单片机开始工作; ④电源稳定后再工作，靠复位来确定单片机开始工作; 在上电后控制程序开始的准确时间; ⑤在上电后控制程序开始的准确时间;
2.1 MCS-51单片机包含的功能部件(P10) MCS-51单片机包含的功能部件 单片机包含的功能部件(P10)
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11.
8位CPU 振荡器和时钟电路 128字节的片内数据存储器 128字节的片内数据存储器RAM 字节的片内数据存储器RAM 4K字节片内程序存储器ROM 4K字节片内程序存储器 字节片内程序存储器ROM 可寻址扩展的外部程序存储器和数据存储器各64K 可寻址扩展的外部程序存储器和数据存储器各64K 21个特殊功能寄存器SFR 21个特殊功能寄存器 个特殊功能寄存器SFR 32线双向，可独立寻址的并行I/O口 32线双向 可独立寻址的并行I/O口 线双向， 1个全双工串行I/O口 个全双工串行I/O口 2个16位定时计数器 16位定时计数器 5个中断源，2级中断优先级 个中断源， 具有较强的位处理（布尔） 具有较强的位处理（布尔）能力
RST/VPD脚还可在主电源掉电时，从该引脚向内部数据 脚还可在主电源掉电时， 存储器RAM供电 只向数据存储器供电， 供电（ 存储器RAM供电（只向数据存储器供电，单片机其它部 件均已断电），使内部数据存储器的值保持不变。 ），使内部数据存储器的值保持不变 件均已断电），使内部数据存储器的值保持不变。 注意： 注意：VPD必须在主电源撤消前引入
VSS －（第20脚）： －（第20脚 单片机电源地； 单片机电源地；
1 2 3 4 5 6 7 8 13 12
40 U? P10 P11 P12 P13 P14 P15 P16 P17 INT1 INT0 T1 T0 EA/VP X1 X2 RESET GND RD WR RXD TXD ALE/P PSEN 10 11 30 29 P00 P01 P02 P03 P04 P05 P06 P07 P20 P21 P22 P23 P24 P25 P26 P27 39 38 37 36 35 34 33 32 21 22 23 24 25 26 27 28 VCC
寄存器
累加器A 累加器A：
工作寄存器：4组 R0～R7 工作寄存器： R0～ 特殊功能寄存器：21个SFR 特殊功能寄存器：21个
直接与内部总线相连，用于参加各种运算指令，并存放其结 直接与内部总线相连，用于参加各种运算指令， 需要ALU处理的数据和计算结果多数要经过 累加器， 处理的数据和计算结果多数要经过A 果，需要ALU处理的数据和计算结果多数要经过A累加器，是整 个单片机运算中最核心的寄存器。 个单片机运算中最核心的寄存器。 寄存器B 寄存器B：与A累加器配合执行乘、除运算。也可用作通用寄存器。 累加器配合执行乘、除运算。也可用作通用寄存器。 程序状态字PSW：存放ALU运算过程的标志状态 课本15页 程序状态字PSW：存放ALU运算过程的标志状态（课本15页） 运算过程的标志状态（ Cy AC F0 RS1 RS0 OV — P
U? 1 2 3 4 5 6 7 8 13 12 P10 P11 P12 P13 P14 P15 P16 P17 INT1 INT0 T1 T0 EA/VP X1 X2 RESET RD WR P00 P01 P02 P03 P04 P05 P06 P07 P20 P21 P22 P23 P24 P25 P26 P27 39 38 37 36 35 34 33 32 21 22 23 24 25 26 27 28